CN104119615A - 一种可用于汽车内饰件的低tvoc哑光聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种可用于汽车内饰件的低tvoc哑光聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其是由以下原料组成：聚丙烯、聚乙烯、填充剂、消光剂、气提剂、光触媒、吸附剂、抗老化剂。其制备方法为：1）将聚丙烯、聚乙烯、填充剂、消光剂、气提剂混合均匀；2）将光触媒、吸附剂、抗老化剂混合均匀；3）将步骤1）得到的混合物料由双螺杆主喂料投入，步骤2）得到的混合物料由侧喂料加入，熔融挤出造粒；4）将步骤3）得到的粒料干燥即可。本发明所得的聚丙烯复合材料的TVOC含量很低，可以达到VDA277汽车内部非金属材料的有机挥发物测试的要求，且具有较好的熔体流动速率、力学性能、光泽度，符合汽车大部分内饰件的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有一系列的优势：如生产工艺成熟简单，价格便宜，综合性能优异，其成为通用塑料产量增长最快的品种，其产量在五大通用塑料中占据第二位。
用于汽车塑料内饰的聚丙烯复合材料，需要具有较好的耐热性能、抗弯曲疲劳性能、低廉的价格等。由于汽车车厢内空间密闭及阳光照射的关系，聚丙烯材料尤其是复合聚丙烯材料会有不同程度的挥发性有机物（VOC）释放出来，这些物质会对人类的健康造成危害。而普通的或高光泽聚丙烯复合材料，对光线具有较强的反射作用，从而使车厢内人员的眼镜疲劳、视力受损。
以上问题的存在，严重影响了PP在汽车内饰件中的应用。随着人们对汽车内饰要求的不断提高，特别是伴随2012年3月国家关于乘用车内空气质量评价指南标准开始实施，车内空气污染问题受到空前重视，因此如何降低聚丙烯材料的VOC、提高其耐划痕性能成为开发这类材料亟需解决的问题。有效改善聚丙烯复合材料的VOC、降低外观光泽度才能促使聚丙烯大规模应用于在汽车内饰中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其是由以下质量份的原料组成：56-79份的聚丙烯、5-8份的聚乙烯、10-15份的填充剂、3-8份的消光剂、2-5份的气提剂、0.5-2份的光触媒、0-5份的吸附剂、0.5-1份的抗老化剂。
所述的聚丙烯为氢调共聚聚丙烯。
所述的聚乙烯为高密度聚乙烯。
所述的填充剂为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的至少一种。
所述的消光剂为二氧化钛、二氧化硅中的至少一种。
所述的气提剂为水、C2—C5醇、聚合物表面活性剂的水性溶液中的至少一种。
所述的光触媒为二氧化钛合晶而成的纳米二氧化硅；所述的吸附剂为多孔二氧化硅、沸石、多孔分子筛中的至少一种。
所述的抗老化剂为抗氧剂、紫外线吸收剂中的至少一种；所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种。
可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1）将聚丙烯、聚乙烯、填充剂、消光剂、气提剂混合均匀；
2）将光触媒、吸附剂、抗老化剂混合均匀；
3）将步骤1）得到的混合物料由双螺杆主喂料投入，步骤2）得到的混合物料由侧喂料加入，熔融挤出造粒；
4）将步骤3）得到的粒料干燥即可。
挤出造粒所用的挤出机为双真空平行双螺杆挤出机，具有双真空口与侧喂料，其中自然排气口在第4区，第一真空口在第7区，侧喂料在第9区，第二真空口在第12区，共13区控温，螺杆的长径比为52:1。
本发明的有益效果是：本发明所得的聚丙烯复合材料的TVOC含量很低，可以达到VDA 277汽车内部非金属材料的有机挥发物测试的要求，且具有较好的熔体流动速率、力学性能、光泽度，符合汽车大部分内饰件的要求。
具体实施方式
一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其是由以下质量份的原料组成：56-79份的聚丙烯、5-8份的聚乙烯、10-15份的填充剂、3-8份的消光剂、2-5份的气提剂、0.5-2份的光触媒、0-5份的吸附剂、0.5-1份的抗老化剂。
优选的，其是由以下质量份的原料组成：68份的聚丙烯、5-8份的聚乙烯、10-15份的填充剂、3-8份的消光剂、4-5份的气提剂、0.5-1.5份的光触媒、0-3份的吸附剂、0.5-1份的抗老化剂。
所述的聚丙烯为氢调共聚聚丙烯。
所述的聚乙烯为高密度聚乙烯。
所述的填充剂为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的至少一种；优选的，填充剂的粒径为5-10μm。
所述的消光剂为二氧化钛、二氧化硅中的至少一种；优选的，为两者质量比任意的混合物。
所述的气提剂为水、C2—C5醇、聚合物表面活性剂的水性溶液中的至少一种。
所述的光触媒为二氧化钛合晶而成的纳米二氧化硅。
所述的吸附剂为多孔二氧化硅、沸石、多孔分子筛中的至少一种；优选的，所述的多孔二氧化硅的孔容为1.8-2.5mL/g。
所述的抗老化剂为抗氧剂、紫外线吸收剂中的至少一种；优选的，为两者质量比1:(0.5-1.5)的混合物。
所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种；优选的，所述的抗氧剂为1010、1076、168、264、 1098、2246、300、330、 DLTP、DSTP、B215、B225、 B900、BJ2155中的至少一种；优选的，所述的紫外线吸收剂为UV-120、UV-123、UV-234、UV-284、UV-292、UV-320、UV-326、UV-327、UV-329、UV-360、UV-531、UV-9、UV-P中的至少一种。
可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1）将聚丙烯、聚乙烯、填充剂、消光剂、气提剂混合均匀；
2）将光触媒、吸附剂、抗老化剂混合均匀；
3）将步骤1）得到的混合物料由双螺杆主喂料投入，步骤2）得到的混合物料由侧喂料加入，熔融挤出造粒；
4）将步骤3）得到的粒料干燥即可。
挤出造粒所用的挤出机为双真空平行双螺杆挤出机，具有双真空口与侧喂料，其中自然排气口在第4区，第一真空口在第7区，侧喂料在第9区，第二真空口在第12区，共13区控温，螺杆的长径比为52:1。
优选的，熔融挤出的温度为190-200℃，螺杆转速为480-500r/min，第一真空口的真空度为-0.08～0.1MPa，第二真空口的温度为-0.06～0.08MPa，侧喂料后的挤出机的机筒温度为180-190℃。
优选的，步骤4）中，干燥的方法为将所得粒料置于烘箱中烘干。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
本例中的低TVOC哑光聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
聚丙烯 68份
高密度聚乙烯 8份
填充剂 15份
消光剂 3份
气提剂 5份
光触媒 0.5份
吸附剂 0份
抗老化剂 0.5份
具体制备方法步骤如下：
（1）按配比称取PP树脂、PE树脂、填充剂、消光剂、气提剂一起加入高混机中高速混合3分钟，取出标记为共混物料1。
（2）按配比称取光触媒、吸附剂、抗老化剂一起加入高混机中高速混合2分钟，取出标记为共混物料2。
（3）将共混物料1投入双螺杆主喂料，挤出温度为190-200℃，螺杆转速为480-500r/min，第一真空口真空度为-0.1MPa；
（4）共混物料2由侧喂料加入。其后挤出机的机筒温度为180-190℃，第二真空口真空度为-0.08MPa，熔体压力为1.5-2.0MPa。
（5）将（4）中粒料放入层式烘箱中，烘干温度为85℃，时间为3h，得到低TVOC改性聚丙烯复合材料。
实施例2：
本例中的低TVOC哑光聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
聚丙烯 68份
高密度聚乙烯 5份
填充剂 10份
消光剂 8份
气提剂 4份
光触媒 1.5份
吸附剂 3份
抗老化剂 1份
具体制备方法步骤如下：
（1）按配比称取PP树脂、PE树脂、填充剂、消光剂、气提剂一起加入高混机中高速混合3分钟，取出标记为共混物料1。
（2）按配比称取光触媒、吸附剂、抗老化剂一起加入高混机中高速混合2分钟，取出标记为共混物料2。
（3）将共混物料1投入双螺杆主喂料，挤出温度为190-200℃，螺杆转速为480-500r/min，第一真空口真空度为-0.1MPa；
（4）共混物料2由侧喂料加入。其后挤出机的机筒温度为180-190℃，第二真空口真空度为-0.08MPa，熔体压力为1.5-2.0MPa。
（5）将（4）中粒料放入层式烘箱中，烘干温度为85℃，时间为3h，得到低TVOC改性聚丙烯复合材料。
实施例、对比例的详细配方在表1中有记载。
对比例1—7与实施1相比
低TVOC哑光聚丙烯复合材料是由下列原料按重量份组成：
表1：
对比例1—4与实施例1相比，配方中气提剂、光触媒、吸附剂均有变化。其中对比例4将以上三种可减少VOC的成分，都添加到了各自添加量的最大值。
对比例5—7，配方与对比例4相同，仅挤出工艺不同。
对比例5加工工艺（异1）：
（1）按配比称取PP树脂、PE树脂、填充剂、消光剂、气提剂一起加入高混机中高速混合3分钟，取出标记为共混物料1。
（2）按配比称取光触媒、吸附剂、抗老化剂一起加入高混机中高速混合2分钟，取出标记为共混物料2。
（3）将共混物料1投入双螺杆主喂料，挤出温度为210-220℃，螺杆转速为480-500r/min，第一真空口真空度为-0.1MPa；
（4）侧喂料口位于第一真空口与第二真空口之间，共混物料2由侧喂料加入。其后挤出机的机筒温度为200-210℃，第二真空口真空度为-0.08MPa，熔体压力为1.5-2.0MPa。
（5）将（4）中粒料放入层式烘箱中，烘干温度为85℃，时间为3h，得到低VOC改性聚丙烯复合材料。
对比例6加工工艺（异2）：
（1）按配比称取PP树脂、PE树脂、填充剂、消光剂、气提剂一起加入高混机中高速混合3分钟，取出标记为共混物料1。
（2）按配比称取光触媒、吸附剂、抗老化剂一起加入高混机中高速混合2分钟，取出标记为共混物料2。
（3）将共混物料1投入双螺杆主喂料，挤出温度为190-200℃，螺杆转速为480-500r/min，第一真空口真空度为-0.08MPa；
（4）侧喂料口位于第一真空口与第二真空口之间，共混物料2由侧喂料加入。其后挤出机的机筒温度为180-190℃，第二真空口真空度为-0.06MPa，熔体压力为1.5-2.0MPa。
（5）将（4）中粒料放入层式烘箱中，烘干温度为85℃，时间为3h，得到低VOC改性聚丙烯复合材料。
对比例7加工工艺（异3）：
（1）按配比称取PP树脂、PE树脂、填充剂、消光剂、气提剂一起加入高混机中高速混合3分钟，取出标记为共混物料1。
（2）按配比称取光触媒、吸附剂、抗老化剂一起加入高混机中高速混合2分钟，取出标记为共混物料2。
（3）将共混物料1投入双螺杆主喂料，挤出温度为210-220℃，螺杆转速为480-500r/min，第一真空口真空度为-0.1MPa；
（4）侧喂料口位于第一真空口与第二真空口之间，共混物料2由侧喂料加入。其后挤出机的机筒温度为200-210℃，第二真空口真空度为-0.08MPa，熔体压力为1.5-2.0MPa。
（5）不进行烘料，直接测试。
综合性能测试按以下进行：
（1）熔融指数：按照ASTM D-1238标准进行测试。
（2）密度：按照ASTM D-792标准进行测试。
（3）拉伸强度和断裂伸长率：按照ASTM D-638标准进行测试。
（4）弯曲摸量：按照ASTM D-790标准进行测试。
（5）Izod缺口冲击性能：按照ASTM D-256标准进行测试。
（6）光泽度：按照ASTM D-523标准进行测试
（7）TVOC：按VDA 277标准、HS-GC-FID仪器测试
实施例1-2综合性能如表2：
表2：实施例1-2综合性能
从实施例1-2来看，整体熔体流动速率达到15g/10min，满足了汽车内饰件的基本注塑加工需要；弯曲模量≥1500MPa，Izod缺口冲击≥25KJ/m2,可满足汽车大部分内饰件的力学要求。光泽度随着添加的消光剂的不同，虽有差别，但光面亮度总体≤30%，符合哑光要求。TVOC可控制在10-20μg C/g，完全可符合汽车大部分内饰件的要求。
选取实施例与对比例1-7，测试TVOC：按VDA 277标准测试，结果如表3所示：
表3：对比例TVOC结果
从表3中的实施例1与对比例1-7的TVOC测试结果对比看出，不同的配方、不同的挤出工艺、不同的加工工艺，可以明显降低聚丙烯复合材料中挥发物含量和气味性能。
从对比例看出在合适的挤出温度及足够的真空作用下，添加了足量的气提剂、光触媒、吸附剂的对比例4，TVOC检测为ND。从对比例5、6、7可以看出，过高的挤出温度、不足够的真空抽离度及切粒后不经过烘料散发，都会残留较多的挥发性物质。从对比例1-4可以看出，气提剂的使用，对去除材料的VOC有极大的作用。而光触媒的作用，至少在短期内并不明显，而吸附剂作用，是显而易见的，虽然可能会存在平衡性的问题，但经过本发明的挤出工艺，在很长的一段时间内都不会存在着释放的问题。
对比例4与对比例5-7的制备方法不同所导致制备所得的聚丙烯复合材料中TVOC检测结果不同，本发明采用双真空挤出机进行挤出造粒，然后再通过烘箱进行烘料，其最终的聚丙烯复合材料可以达到VDA 277汽车内部非金属材料的有机挥发物测试的要求。而使用单真空或不烘料处理，则聚丙烯复合材料中的TVOC测试为不合格。
Claims (10)
1.一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：56-79份的聚丙烯、5-8份的聚乙烯、10-15份的填充剂、3-8份的消光剂、2-5份的气提剂、0.5-2份的光触媒、0-5份的吸附剂、0.5-1份的抗老化剂。
2.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为氢调共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯为高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的填充剂为滑石粉、碳酸钙、硅灰石、云母中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的消光剂为二氧化钛、二氧化硅中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的气提剂为水、C2—C5醇、聚合物表面活性剂的水性溶液中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的光触媒为二氧化钛合晶而成的纳米二氧化硅；所述的吸附剂为多孔二氧化硅、沸石、多孔分子筛中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗老化剂为抗氧剂、紫外线吸收剂中的至少一种；所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类中的至少一种。
9.权利要求1所述的可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1）将聚丙烯、聚乙烯、填充剂、消光剂、气提剂混合均匀；
2）将光触媒、吸附剂、抗老化剂混合均匀；
3）将步骤1）得到的混合物料由双螺杆主喂料投入，步骤2）得到的混合物料由侧喂料加入，熔融挤出造粒；
4）将步骤3）得到的粒料干燥即可。
10.根据权利要求9所述的可用于汽车内饰件的低TVOC哑光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：挤出造粒所用的挤出机为双真空平行双螺杆挤出机，具有双真空口与侧喂料，其中自然排气口在第4区，第一真空口在第7区，侧喂料在第9区，第二真空口在第12区，共13区控温，螺杆的长径比为52:1。
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